自动洗车机电气控制系统
设计
1 系统概述
1.1 应用背景及意义
汽车行业随着科学技术的发展有了质的飞跃。
随着时代发展，人们生活水平提高，人们对汽车的需求逐渐增加，随之而来的便是汽车的保养。
其中汽车清洗便是不可或缺的一项内容。
当今社会，高科技的发展实现了各行业的自动化控制，但是在汽车清洗行业，大部分仍是人工完成。
传统洗车业利用人力，对汽车涂抹泡沫，然后利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等条件下，使清洗后的汽车进行自然风干。
虽然实现汽车清洗，但过分依赖人力，操作时间长，浪费大量水资源，经济性差，不利于洗车业的发展。
目前比较大型的汽车美容公司，虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等的自动化，但成本高，其自动控制系统不适合小型的、专门的汽车清洗行业。
因此，对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的发展潜力。
如何实现高效、高质量并且适用于小型汽车的自动清洗，就成了汽车清洗行业发展的必然要求。
本次设计采用PLC控制，通过线路的通断来实现汽车自动清洗。
它可以节省人力、物力资源，高效、准确的完成洗车任务，为客户提供便利，而且极大的节约水资源，符合建设节约型社会的时代需要。
这套汽车自动清洗系统结构简单，成本低，适合不同场合的需求，尤其是中小型公司。
1.2系统描述及设计要求
自动洗车机由门式框架组成，门式框架有一台三相异步电机拖动，4KW 380V 50HZ ，在车头和车尾处分别设置有一个行程开关，门式框架上安装有3个刷子（上、左、右各1个），分别有1台单相电机拖动，1.5KW 220V 50HZ ，同时门式框架上安装有3组喷水喷头（上、左、右各1个），由一台水泵电机拖动1KW 220V 50HZ ，喷头由电磁阀控制DC24V 5W 。
洗车机外部框架结构示意图如图1.2.1所示。
车头限位置开关
洗车机门式框架
门架前进
门架后退
图
1.1 洗车机外部框架结构图
具体功能实现：
1、按下启动按钮，洗车机框架开始由车头向车尾移动，喷水设备开始喷水。
2、门式框架移动到达车尾限位开关后，开始返回，并保持继续喷水。
3、门式框架移到车头限位置后，保持喷水，同时刷子开始工作，框架开始向车尾移动。
4、门式框架移到车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，框架开始向车头移动。
5、重复上面第3、4步，框架向车头移动至限位开关停止。
洗车整个过程完成。
启动灯熄灭
2 方案论证
使用PLC控制洗车机。
自动洗车机有启动、停止、复位功能，设计时需要三个输入口输入信号。
本方案，按下启动按钮，启动指示灯亮，自动洗车机启动；洗车机由车头向车尾移动，喷水设备喷水；当到达车尾限位置时，触动行程开关SQ2，洗车机向车头移动，保持喷水；当到达车头限位置时，行程开关SQ1动作，计数器C0动作，保持喷水，刷子开始工作，洗车机向车尾移动；当到达车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，洗车机向车头移动；洗车机到达车头限位置后重复刷子开始工作后的过程一次，洗车机再次回到车头限位置后停止工作，整个洗车过程完成，启动灯熄灭。
若在工作过程中发生停电等突发事情导致洗车机停止工作，可通过复位按钮使洗车机复位，然后启动重新工作。
单片机主要应用于办公自动化设备、机电一体化、实时过程控制、日常生活及家用电器等领域。
在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；具有以下特点：
（1）片内存储容量越来越大。
（2）芯片引线齐全，容易扩展。
（3）运行速度高，控制功能强。
（4）单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。
但其也存在速度慢，功能不强，精度低、易受环境影响等缺点。
也可采用常规低压电器控制的方式实现功能，缺点很明显，对人力消耗较大。
为了达到方案要求，本设计采用PLC控制的模块化设计。
主要模块包括：PLC控制系统、喷水系统、传感器系统、机械系统。
3 硬件设计
3.1系统原理方框图
本次设计思路是通过启动、停止、复位三个按钮来控制洗车机的运作。
依靠PLC控制整个洗车过程的具体实现。
总体设计过程如下图图3.1系统原理方框图所示。
图3.1 系统原理方框图
3.2 系统主电路原理图
主电路中，采用断路器来进行限流，用过热继电器防止过热。
系统主电路原理图如图3.2所示
FU
门式框架
上刷子右刷子
喷水机左刷子
图3.2 系统主电路原理图
3.3 I/O分配
经过对控制过程和要求分析确定具体的控制任务是在汽车进入后，按下启动按钮，则可以进行自动刷洗，洗完自动停止，也可人工停止。
确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序。
具体I/O分配表如表3.3.1所示。
表3.1 I/O分配表
3.4 PLC选择
（1）欧姆龙PLC简介略
（2）西门子PLC简介略
（3）三菱FX系列PLC简介略
3.5 PLC控制原理图
根据PLC实际I/O类型及其可实现的功能，确定其与外部设备的连接方案，具体PLC控制原理图如图3.3所示
图3.3 PLC控制原理图
3.6 PLC控制接线图
按照PLC控制原理图的设计方案，根据所选PLC的型号的实物对比，对PLC 控制接线图进行了详细的设计。
PLC控制接线图如图3.4所示。
控制面板
800
图3.4 PLC 控制接线图
3.7 元器件选型
根据具体要求对所需电机及设备的型号进行选择和确定，表中列出了型号、品牌、价格及数量。
具体如表3.2元器件选型所示
表3.2 元器件选型
4 软件设计
4.1 主流程图
图4.1 主流程图4.2 梯形图
设计心得
历时两个星期的课程设计，既是对所学知识的检验，也是对自己能力的提高。
通过此次课程设计，使我在课本外发现了知识运用的乐趣。
将自己所学运用于实际使用中，虽然只是一次简单的设计工作，并没有用于实践，但这已经提醒自己课程的实用性。
在设计过程中，资料的翻阅，查找，一步步深化了知识层次，使自己不再局限于课本、考试之中。
对于效益、成本这些更加职业化的因素加深了印象。
学习最终还是应用于生产工作，效益为王才是最终目的。
可以说，一次课程设计也是一次低层次的对知识本质上的重新正视。
这次设计还有许多的不足，功能上还不尽完善，根据需要还可以添加清洁剂喷洒，吹风机风干车体。
另外还有复位功能的完善，比如在行进和后退的过程中遇到故障以及所采取的措施等等。
该设计还有很大的改进空间以待以后完善。
参考文献
[1] 三菱微型可编程控制器FX1s,FX2N,FX1N,FX2NC编程手册.三菱电子公司. 2001
[2] 电气控制与PLC系统.任胜杰.北京：机械工业出版社.2013.1
[3] 流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）.贺哲荣，石帅军. [M].西安：西安电子科技大学出版社：2006
[4] 可编程控制器应用技术.第二版.田瑞庭主编.北京：机械工业出版社.1994。